Zeitanzeige laufend über das Internet synchronisiert zu einem zuverlässigen Zeitserver, damit indirekt an einen Verbund von Atomuhren.
Datasport stellt diese Uhr zur Verfügung – ich habe diese hier aus 2 Gründen ausgewählt:
Ich kenne Datasport und den Entwickler dieses Widgets
Das Ding ist ganz gut. (mehr dazu)
Auswahl nationaler metrologischer Institute
In der Schweiz ist das Eidgenössische Institut für Metrologie METAS für die Bestimmung der offiziellen Schweizer Zeit verantwortlich. Diese ist mit einer Genauigkeit von ungefähr einer Milliardstelsekunde an die koordinierte Weltzeit UTC gebunden. METAS betreibt mehrere öffentliche NTP-Server, über die Rechner ihre Zeit synchronisieren können.
Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt betreibt eine Atomuhrenflotte, welche die standardisierte internationale Zeit UTC extrem genau abbildet. Neben NTP-Servern bietet sie unter uhr.ptb.de eine browserbasierte Uhrzeitanzeige an. Im Rahmen der jeweiligen Netzwerklatenz nach Braunschweig liefert sie eine sehr akkurate Zeit, ist optisch gelungen und bietet zusätzlich eine Sprachausgabe.
Das italienische Metrologieinstitut INRIM ist für die offizielle Zeitbasis des Landes verantwortlich. Es betreibt Atomuhren, um die italienische Zeit mit hoher Genauigkeit an UTC zu binden. Die Anzeige ist visuell einfacher gehalten, technisch jedoch sauber umgesetzt.
Auch die Zeitseite des NIST ist zuverlässig umgesetzt. Der Dienst richtet den Fokus deutlich auf die Zeitzonen der Vereinigten Staaten und eignet sich besonders für den direkten Vergleich verschiedener US-Zeitzonen.
Warum Geräteuhren abweichen können und woran man eine hochwertige Web-Uhr erkennt.
Das 1985 veröffentlichte Network Time Protocol hat eine äusserst wichtige Bedeutung für das Internet: Darüber können Rechner ihre Uhren synchronisieren. Speziell dafür gebaute oder konfigurierte Systeme können – unter anderem dank NTP und besonders ganggenauer Uhren – extrem präzise laufen.
Auf Standardgeräten sind Abweichungen von einigen Sekunden oder mehr hingegen keine Seltenheit. Deren interne Uhren besitzen oft nur eine bescheidene Ganggenauigkeit. Zudem erfolgt die Zeitsynchronisierung je nach Voreinstellung des Betriebssystems möglicherweise nur einmal pro Woche. Fehlkonfigurationen können sogar vollständig falsche Uhrzeiten verursachen.
Eine gut entwickelte Webanwendung kann die Uhrzeit auf einem Rechner oder Mobilgerät bei einer schnellen Internetverbindung mit weniger als 0,1 Sekunden Abweichung darstellen – unabhängig davon, ob die lokale Geräteuhr selbst korrekt läuft. Bei einer langsamen oder instabilen Verbindung kann die Abweichung entsprechend grösser sein. Auch eine langsame Bildschirmausgabe, beispielsweise bei einem Fernseher mit aufwendiger Bildverarbeitung, kann die sichtbare Anzeige deutlich verzögern. (mehr dazu – spezifisch zum Widget von Datasport)
Ein wichtiges Qualitätsmerkmal ist die transparente Kommunikation der geschätzten Genauigkeit, etwa auf der PTB-Seite über die Anzeige „Δt“. Eine Suche nach „Atomuhr“ liefert zahlreiche weitere Angebote: von technisch guten Anzeigen über "auf eine Sekunde genaue" Uhren bis zu Seiten, die Präzision suggerieren, tatsächlich jedoch lediglich die lokale Rechnerzeit ausgeben.
Je höher die gewünschte Genauigkeit, desto wichtiger werden kurze Synchronisationsintervalle, geringe Latenzen, spezialisierte Hardware und eine kontrollierte Infrastruktur.
Für ungefähr eine Zehntelsekunde Genauigkeit genügt meist ein für dieses Ziel korrekt konfigurierter Rechner. Die Uhr sollte häufig, beispielsweise alle zehn Minuten, mit einer zuverlässigen Quelle synchronisiert werden. Bei einer brauchbaren Internetverbindung ist dafür keine spezielle Hardware nötig.
Eine Zeitanzeige im Browser (die sich unabhängig von der Rechneruhr über das Internet synchronisiert) kann unter guten Bedingungen eine Abweichung von unter 1/10s erreichen. Die wichtigsten Gründe weshalb eine deutliche höhere Genauigkeit technisch kaum möglich ist (ohne Informationen welche im Browser nicht zur Verfügung stehen):
Selbst bei extrem guter Internetanbindung ist über HTTPS (oder WSS wie von sehr wenigen Apps genutzt) eine Abfrage der Zeitquelle mit zuverlässig unter 1/30s Unsicherheit der Offset-Schätzung nur schwer erreichbar – z.B. die diesbezüglich sehr gut gebaute PTB-App kann dies regional erreichen.
Vom Moment in dem die App die Zeit aktualisieren will bis dies tatsächlich am Monitor erscheint vergeht evenfalls Zeit. Die App kann das nur teilweise abschätzen da die zusätzliche Verzögerung je nach Browser, Grafikausgabe und Monitor von etwa 1/100 Sekunde bei sehr reaktionsschnellen Gaming-Setups bis deutlich über 1/10 Sekunde reichen kann.
Eine Millisekunde liegt ungefähr im Grenzbereich dessen, was ohne Spezialhardware erreichbar ist. Die Synchronisierung muss deutlich häufiger erfolgen. Zudem müssen sowohl das lokale Netzwerk als auch die Internetanbindung extrem geringe und möglichst konstante Latenzen aufweisen um diesen Wert überhaupt erreichen zu können.
Stabile Abweichungen unter 1ms sind dabei durchaus erreichbar, aber über das Internet ist eine Validierung dieser Zeit auf unter 10ms bereits ein extrem guter Wert der nur in Regionen mit top-infrastruktur möglich ist.
Dies ist jedoch auf einem normalen Bildschirm gar nicht mehr darstellbar – Handelsübliche Monitore aktualisieren alle 7-17ms das Bild.
Natürlich muss dafür auch die Uhr selber eine gute Ganggenauigkeit aufweisen - ein temperaturstabilisierter Quarz ist dazu ein vergleichsweise einfacher Ansatz.
Im Nanosekundenbereich wird bereits das Budget zu einer zentralen Herausforderung. Das CERN setzt beispielsweise auf einen Verbund hochgenauer Cäsiumuhren, eine dedizierte und temperaturüberwachte Glasfaserverbindung zu METAS in Bern sowie hochspezialisiertes Personal für Betrieb, Überwachung und Kalibrierung.